南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究

作物根系吸水是土壤-植物-大气连续体水分传输问题研究中的一个重要部分,同时又是根区土壤水分动态模拟必不可少的资料.本试验对非充分灌溉稻田水稻根系分布特征进行研究,对水稻分蘖期根系吸水进行动态模拟,得到非充分灌溉水稻的根系吸水模型,并用实测资料对模型进行验证.结果表明,模型基本反映了水稻分蘖期吸水规律.     

植物生长条件下土壤水分与养分资源动态分布的模拟研究

借助根系功能-结构机理模型,在动态描述根系空间生长发育的基础上,采用根系空间吸水速率函数耦合三维土壤水动力学模型,描述根系吸收条件下土壤水分的时空分布;以根个体为中心,采用扩散方式,描述了由于根系吸收土壤中磷元素而引起的土壤中有效磷分布的动态变化。通过小麦苗期根系结构与生物量的动态观测试验,获取了根系生长参数,利用文献资料获取了土壤水分运移参数、土壤有效磷扩散参数。在设定的灌溉与蒸散情景下,模拟了根长密度与根系吸收速率在三维空间的动态分布、根系吸水条件下土壤水分三维时空变化以及根系吸收磷元素的条件下土壤中有效磷的亏缺区域变化过程。模拟结果显示,根系-土壤系统能够实时地模拟根系生长下土壤环境资源的动态变化。     

增氧灌溉对杂交水稻分蘖期的影响研究

为调控杂交水稻早生快发,促进高成穗率、高结实率,采用增氧灌溉技术进行模拟微区试验,通过检测分蘖动态、成穗率、分蘖期根系活力和光合特征等指标,研究不同增氧灌溉对杂交水稻分蘖期的影响规律。结果表明:不同增氧灌溉处理,在分蘖期的单穴最大分蘖数、单穴有效分蘖数、株高、根系活力、根系发达程度、生物量积累和光合特征指标都明显优于常规灌溉对照处理。白天增氧灌溉处理组相比夜间处理组根系更为发达,但是夜间处理更有利提高株高和根系活力(CKA1A2A3B1B2B3),B3处理TTC还原氧化强度相比CK提高了84.5%。在试验设计范围内单穴最大分蘖数随增氧灌溉频率降低而增加(A3A2A1CK和B3B2B1CK),但是单穴有效穗数和成穗率却大致随着增氧灌溉频率的增加而提高。相比对照处理,各增氧灌溉处理有利于提高光合速率,降低蒸腾速率。     

不同水分供应及氮素形态对旱作水稻铁素营养特征的影响

 为探明非充分灌溉条件下水稻铁素营养特征,设置了不同地下水埋深,模拟水分胁迫、铵态氮和硝态氮施用比例对水稻铁素养分吸收的影响,以及对8个水稻品种在水、旱作条件下分蘖期和成熟期植株样品中铁素含量进行了测定和分析比较。结果表明,在10～50cm范围内,随着地下水埋深增加其剖面各层土壤中有效性铁含量显著下降,由平均2.70mg·kg~(-1)下降到0.83mg·kg~(-1),造成水稻植株体内铁素含量下降40％以上。在非充分灌溉条件下,氮肥中硝态氮施用比例达到75％及其以上时,加剧水稻植株中铁素匮缺。与充分灌溉的处理相比,非充分灌溉条件下的武育粳3号、扬稻4号和9520等3个水稻品种,在分蘖期铁素营养吸收就受到显著不良影响,植株体内平均含铁量分别从195、197和175mg·kg~(-1)下降到99、87和95mg·kg~(-1)。在成熟期,供试8个品种水稻植株体内铁素含量均极显著低于相应的对照(水作)。     

植物根系吸水模型的发展动态

综述了自1960年Gardner第1个单根吸水模型建立以来的植物根系吸水模型,对模型加以分类,并对其优缺点和适用性进行了阐述,可供现代节水灌溉的理论和应用研究参考。     

滴灌条件下干旱区枣树根区的土壤水分动态模拟

【目的】探明干旱区滴灌条件下枣树根区土壤水分的动态变化规律。【方法】以根系分布和土壤水分动态资料为基础,用考虑二维根系吸水的HYDRUS模型对滴灌条件下枣树根区土壤水分动态进行模拟,用含水率的模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)和相对均方误差(RMAE)检验模拟效果。【结果】(1)各层土壤水分90d内的动态模拟结果显示,RMSE小于0.024cm3/cm3,RMAE小于14.2%;(2)典型灌溉周期剖面含水率分布的模拟结果显示,RMSE小于0.016cm3/cm3,RMAE小于5.6%。【结论】模拟结果表明,试验灌溉定额(450m3/hm2)合理,灌溉周期需调整,说明该模型可以准确反映干旱区滴灌枣树土壤水分的动态分布,可为灌溉制度的制定提供理论依据。     

蒸发条件下冬小麦田土壤水热耦合运移模拟

综合考虑了根区土壤水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布5个子系统，建立了冬小麦蒸发条件下土壤水热耦合运移模拟模型，经实测资料检验其精度较高。该模型可用于田间水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布的模拟或预测。     

水稻根系空间分布特性的数学模拟及应用

为了明确水稻根系在土壤中的空间分布特性,通过根箱试验,获取水稻根系坐标数据,采用方程 Y = α(1-b^X)（Y为根系累积长度,X为横向分布距离或纵向分布深度）建立根系纵向和根系横向分布模型,并利用模型分析田间水分管理对水稻根系生长及分布的影响.结果表明,水稻分蘖期和成熟期,约88%的根系分布在10 cm深度土层内,60%~70%根系分布在10 cm的横向范围内,其纵向和横向累积长度的变化均可用方程Y = α(1- b^X)模拟.水分管理影响水稻根系生长数量和纵向分布,但不影响根系横向分布.间隙灌溉水稻根系分别比湿润灌溉和水层灌溉水稻根系分布深0.6和3.5 cm,根系长度分别比湿润灌溉、水层灌溉水稻多19.8%与26.4%,根系数量分别比湿润灌溉、水层灌溉水稻多28.3%及21.0%.平均角度的变化具有同样的趋势.     

基于土壤墒情变化的甘蔗关键生长期根系吸水动态和缺水胁迫诊断研究

[目的]根据土壤墒情的实时变化研究甘蔗各关键生长期根系的吸水特性,为直观可靠地诊断甘蔗水分亏缺和指导科学灌溉提供技术方法和理论依据。[方法]在甘蔗根际安装"智墒"水分测定仪,根据苗期、分蘖期、伸长期的根系剖面分布实时监测各关键生长期主根区土壤墒情变化,并利用测量的数据进行根系昼夜吸水动态分析和缺水胁迫诊断。[结果]甘蔗根系总体上是从上午8:00开始吸收土壤水分,18:00之后逐渐停止吸水,表现出明显的昼夜变化规律。在无外源水分补充的条件下,苗期、分蘖期和伸长期根区土壤含水量均呈现出波动下降的变化趋势,当墒情曲线由阶梯状最终变平缓时,可以判断根系吸水受到抑制,甘蔗出现水分亏缺。[结论]对土壤墒情的实时监控能够及时掌握甘蔗根系每天吸水情况的变化,实现缺水胁迫的快速诊断,从而为开展节水灌溉和制定抗旱决策提供预测预报。     

不同水分处理下的棉花根系吸水率特性研究

以棉花为试验材料,采用室内试验和理论计算的方法,以水分为控制因子,以土壤水分动态变化情况为研究对象进行研究。结果表明,土壤表层水分运动较为剧烈;土壤含水率与植物根系吸水率在一定范围内呈正相关;以土壤水分动态资料建立根系吸水模型可为棉花种植建立合理的灌溉制度提供理论依据。